JP4593218B2 - 図形配置装置、図形配置方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラム - Google Patents

Description

この発明は、レーザ加工機、ウォータジェット加工機、プラズマ切断機、タレットパンチプレス加工機、裁断装置などの複数個の部材を母材から切り抜き切断加工する加工装置を動作させる加工データを生成する図形配置装置、図形配置方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムに関するものである。

従来、母材から切り抜く部材を母材に配置する部材配置方法として種々のものが提案されている。たとえば、第１の従来技術として、自動プログラミング装置での部材配置において母材（定尺材）に板取りする部材（単品）を配置する際の歩留りを向上させる部材配置方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。通常、このような部材配置方法においては、歩留り率を向上させるために、図形を適宜回転させた状態のものや、さらに表裏の区別を考慮しなくてもよい加工方法や材料の場合には図形を裏返し反転させた状態のものまでも判断の範囲に入れて、効率的な図形配置結果を求めている。また、第２の従来技術として、部材に納期などの優先順位を設定し、優先順位の高い部材から先にネスティング（Nesting：入れ子構造）配置する部材配置方法が知られている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平４−６３６１６号公報 特開平８−２９７５０３号公報

図１９は、部材の形状とその必要個数を示す図であり、図２０は、図１９に示される部材を３枚の母材に従来の部材配置方法で配置した一例を示す図であり、図２１は、図２０の母材２００Ａに対して生成した切断経路の一例を示す図である。従来の部材配置方法では、材料（母材）２００Ａ〜２００Ｃの使用効率を最優先にして、つまり配置歩留り率を高くすることを優先し、またはそれに納期などの優先順位に対する考慮を加えて、部材２０１Ａ〜２０１Ｆの配置を行っている。そのため、たとえば部材２０１Ａ〜２０１Ｆの配置が複数枚の母材２００Ａ〜２００Ｃにわたる際にその配置結果が、それぞれの母材２００Ａ〜２００Ｃで異なるものとなる場合が多い。たとえば、図２０では、配置歩留り率を高くして配置した結果を示すものであるとすると、３枚の母材２００Ａ〜２００Ｃのそれぞれにおいて、部材２０１Ａ〜２０１Ｆの配置状態が異なっている。

このようにして得られた配置結果に基づいて、レーザ加工機、ウォータジェット加工機、プラズマ切断機、タレットパンチプレス加工機、裁断装置などの加工装置で部材２０１Ａ〜２０１Ｆを切り抜き切断加工するための図２１に示されるような切断経路Ｌを含む加工データが生成され、さらにその加工データが保管管理される。しかし、部材配置方法によって求められた複数の母材２００Ａ〜２００Ｃにおける配置結果は、上述したようにそれぞれ異なるものであるので、同時に配置処理された母材２００Ａ〜２００Ｃであっても、それぞれの母材２００Ａ〜２００Ｃに対して切断経路Ｌの設定やこの切断経路Ｌを含む加工データの保管管理をしなければならないという問題点があった。

また、加工装置の操作上においても、複数枚の母材２００Ａ〜２００Ｃを載せ変えて全ての部材２０１Ａ〜２０１Ｆを加工するが、たとえ全ての母材が同じ大きさであっても使用すべき加工データが異なるために母材２００Ａ〜２００Ｃを載せ変える度に加工データの呼び出し作業を実施しなければならないという問題点もあった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、部材を複数枚の母材にわたって配置する際に、切断経路の設定や加工データの保管管理を容易にするとともに、同一の工程で得られた配置結果に基づいて加工装置における加工処理の作業を簡略化することができる図形配置装置、図形配置方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる図形配置装置は、入力される配置すべき部材の種類と個数を含む必要部材情報に基づいて、前記部材を所定の母材に歩留り優先のネスティング配置を行って第１の配置結果を取得する第１のネスティング配置手段と、前記第１の配置結果から、前記部材を配置するのに必要な必要母材枚数と、前記母材中の前記部材が配置されない領域である有効活用領域の面積とを含む歩留り優先配置状態情報を求める歩留り優先配置状態確認手段と、前記歩留り優先配置状態確情報中の前記必要母材枚数を、部材が均等に配置される均等配置母材の枚数として設定するとともに、配置すべき部材のうち、前記均等配置母材に割り当てる部材の種類と個数を計算する部材均等配分計算手段と、前記部材均等配分計算手段によって算出された部材の種類と個数に基づいて前記均等配置母材に歩留り優先の配置を行うとともに、前記均等配置母材に配置されなかった余りの部材を前記均等配置母材以外の残余配置母材に歩留り優先のネスティング配置を行って第２の配置結果を取得する第２のネスティング配置手段と、前記第２の配置結果から、前記部材を配置するのに必要な必要母材枚数と、前記母材中の前記部材が配置されない領域である有効活用領域の面積とを含む均等配分優先配置状態情報を求める均等配分優先配置状態確認手段と、前記均等配分優先配置状態情報と前記歩留り優先配置状態情報中の必要母材枚数の差が所定の数以下であり、かつ前記均等配分優先配置状態情報と前記歩留り優先配置状態情報中の有効活用領域の面積の差が所定の値以下であるかを判定し、この条件を満たす場合に前記第２の配置結果を選択する配置状態比較判定手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、母材上への部材の配置パターンを均一化することにより、切断経路を設定する処理や加工データを生成する処理、さらに加工データを運用したり保管管理したりする作業の手間を削減することができるという効果を有する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる図形配置装置、図形配置方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明にかかる図形配置装置の概略構成を示すブロック図である。図形配置装置１０は、母材と母材から切り出される部材の形状などの情報である図形データを格納する図形データ格納部１１と、入力される図形データに基づいて母材の歩留りを優先してネスティング配置処理を行う歩留り優先ネスティング部１２と、複数の部材を複数の母材に均等に配分する計算処理を行う部材均等配分計算部１３と、歩留り優先ネスティング部１２によって出力された結果から母材の枚数と使用状況を確認する配置状態確認部１４と、歩留り優先でネスティングした場合と部材の均等配分を優先でネスティングした場合の母材の使用状況を比較して部材の配置が適切か否かを判定する配置状態比較判定部１５と、配置状態比較判定部１５によって適切と判定された配置結果に基づいて母材の加工情報を作成する加工情報生成部１６と、生成した加工情報を格納する加工情報格納部１７と、この装置の使用者による各種のデータなどの入力を行う際のインタフェースとなる入力部１８と、配置結果や加工情報を表示したり印刷したりする出力部１９と、これらの各処理部を制御する制御部２０と、を備えて構成される。

歩留り優先ネスティング部１２は、与えられた部材に基づいて、母材上に部材を歩留り率優先でネスティング配置処理を行う機能を有する。この歩留り優先ネスティング部１２の処理は、公知の歩留り優先ネスティング方法によって実現することができる。この歩留り優先ネスティング部１２は、入力部１８から使用者によって必要な部材の種類と個数を含む必要部材情報が入力されると、歩留り優先のネスティング処理を実行する。この処理は、特許請求の範囲における第１のネスティング配置処理に対応する。また、部材均等配分計算部１３によって均等に部材を配分する母材の枚数と部材の個数が入力されると、その母材にその部材を歩留り優先のネスティング配置処理を行うとともに、その結果配置できなかった部材と均等配分する母材に割り当てられなかった部材とを他の母材に歩留り優先のネスティング処理を実行する。この処理は、特許請求の範囲における第２のネスティング配置処理に対応する。

配置状態確認部１４は、すべての部材が配置された母材の枚数である必要母材枚数Ｎと母材の使用状況である母材の有効活用領域の面積Ｓを、歩留り優先ネスティング部１２によって出力された配置結果から求め、その結果を配置状態情報として保持するものである。なお、ここで、母材の有効活用領域とは、母材の一部分に部材が配置され、それを切断した後の端材のことである。以下の説明では、必要部材情報に基づいて歩留り優先ネスティング部１２が出力した配置結果から求められる配置状態情報を歩留り優先配置状態情報とし、その母材の枚数と有効活用領域の面積をそれぞれＮ₀，Ｓ₀とし、また、部材均等配分計算部１３によって計算された母材に均等に配置する部材の種類と個数に基づいて歩留り優先ネスティング部１２が出力した配置結果から求められる配置状態情報を均等配分優先配置状態情報とし、その母材の枚数と有効活用領域の面積をそれぞれＮ₁，Ｓ₁とする。

図２−１〜図２−３は、有効活用領域の求め方の一例を示す図である。図２−１は、有効活用領域が矩形となるように直線状で母材を切断することを前提に面積を求める場合を示している。すなわち、この場合、配置された部材５２ａ〜５２ｃのうち母材５０の長辺方向に最も突出している部分に切り代を加えた位置に引かれた直線ａ₁で切断した場合の残りの母材５０の面積Ｓが有効活用領域となる。また、図２−２は、所定の長さ以上の凹凸を判断基準として凹凸状に母材を切断することを前提に面積を求める場合を示している。すなわち、この場合、配置された部材５２ａ〜５２ｃのうち母材５０の凹凸が所定の長さ以上ある場合に、その部材５２ｂ，５２ｃ材に切り代を加えた位置で切断するための線ａ₂を引く。このときの残りの母材５０の面積Ｓが有効活用領域となる。さらに、図２−３は、図２−２と同様に部材５２ａ〜５２ｃに所定の長さ以上の凹凸がある場合に、切断される部分に凹部を作らないようにして凹部分短絡状に母材５０を切断することを前提に面積を求める場合を示している。つまり、図２−２において、部材５２ｂと部材５２ｃとの間に作られる切断線ａ２の凹部５３をなくし、この部分を直線状に結んだ位置で切断するための線ａ₃を引き、残りの母材５０の面積Ｓが有効活用領域となる。なお、以上の図２−１〜図２−３は、有効活用領域を求める一例であり、他の方法を用いてもよい。

部材均等配分計算部１３は、部材を均等に配置する母材（以下、均等配置母材という）の枚数（以下、均等配置母材枚数という）を所定の基準にしたがって設定するとともに、設定した枚数の母材に均等に配分する部材の数を求める計算処理を行う機能を有する。具体的には、最初に、使用者によって入力された必要部材情報を用いて歩留り優先ネスティング部１２で出力された配置結果に基づいて配置状態確認部１４によって得られた母材の枚数Ｎ₀を、均等配置母材枚数Ｍに設定する。そして、各部材の数ｎｉ（ｉは部材の種類の数で、自然数であり、ｎも自然数である）をＭで割った商Ｑｉ（Ｑは整数）をＭ枚の均等配置母材それぞれに配置する部材の数として割り当てる。そして、この結果を歩留り優先ネスティング部１２に出力する。また、後述する配置状態比較判定部１５によってその配置が適切でないと判定された場合には、配置状態比較判定部１５によって得られる「Ｍ−１」を新たな均等配置母材枚数Ｍに設定し、上記と同様の処理を行う。

配置状態比較判定部１５は、歩留り優先での部材の配置結果である歩留り優先配置状態情報と、均等配分を優先した部材の配置結果である均等配分優先配置状態情報とを比較して、部材均等配分計算部１３で計算した均等配分した部材の数に基づいて得られる配置結果が適切か否かを判定する機能を有する。具体的には、第１次判定として、均等配分優先配置状態情報の必要母材枚数Ｎ₁が、歩留り優先配置状態情報の必要母材枚数Ｎ₀以下であるか否かの判定を行い、この条件を満たす場合にさらに第２次判定として、均等配分優先配置状態情報の母材の有効活用領域の面積Ｓ₁が、歩留り優先配置状態情報の母材の有効活用領域の面積Ｓ₀と比較して所定の条件（たとえば、｜Ｓ₀−Ｓ₁｜≦Ｃ（Ｃは所定値））を満たすか否かの判定を行う。そして、これらの条件を満たす場合に、部材均等配分計算部１３で計算した部材の数に基づいて得られる配置結果を、母材から部材を切り出す際の配置として適用する。一方、第１次判定を満たさない場合と、第１次判定を満たすが第２次判定を満たさない場合には、現在の均等配置母材枚数Ｍから１枚減数した値である「Ｍ−１」を、新たな均等配置母材枚数Ｍとして設定して部材均等配分計算部１３にその結果を出力する。

図形データ格納部１１は、母材と部材のサイズや材質、形状などに関する図形データを格納する機能を有する。この図形データは、入力部１８から使用者によって入力されたり、予め設定されていたりする。

加工情報生成部１６は、配置状態比較判定部１５によって決定された母材上の部材の配置結果に基づいて切断経路を求めて、切断条件を含む加工情報を生成する機能を有する。加工情報格納部１７は、この加工情報生成部１６によって生成された加工情報を格納する機能を有する。

入力部１８は、図形配置装置１０に所定の命令や図形データなどを入力する機能を有するもので、キーボードや、マウスなどのポインティングデバイスなどによって構成される。出力部１９は、図形配置装置１０によって生成された図形の配置結果や加工情報などを表示出力する機能を有するもので、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶ディスプレイなどの表示装置のほか、プリンタなどの印刷装置によって構成される。

以上のような機能を有する図形配置装置１０は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置によって構成することができる。図３は、図形配置装置の機能を有する情報処理装置のハードウェアの構成の一例を示すブロック図である。この情報処理装置１００は、入力された各種データを基に部材の形状を定義した図形データを作成し、切断方向や切断条件を解析して切断情報などを生成するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、入力された各種データを記憶するとともに、一枚の母材上に形成する複数個の部材の図形データを描くことができ、かつ、配置パターンを均一化する機能を実現するのに必要なソフトウェアを格納するメモリ１０２と、切断情報や画面の表示内容などの印刷を行うプリンタやプロッタなどの印刷装置１０３と、定義済みの図形データや切断経路、切断条件、入力要求メッセージなどを画面に表示すると共に、一枚の母材上に形成する複数個の部材の図形データの全てを描くことができるＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶ディスプレイなどのディスプレイ１０４と、形状データや切断条件などの各種データを入力する入力手段としてのキーボード１０５と、ディスプレイ１０４に表示される図形やメニューの選択を行うポインティングデバイスとしてのマウス１０６と、定義済みの図形データを記憶するためのハードディスクドライブなどの外部記憶装置１０７とが、バスライン１０９によって接続されて構成される。また、バス１０９にはケーブルなどを介してレーザ加工機などの加工装置が接続される場合もある。

つぎに、この発明にかかる図形配置方法の処理手順について、具体例を挙げながら説明する。図４は、この発明にかかる図形配置方法の処理の一例を示すフローチャートである。また、図５〜図９−２は、母材から切り出す部材の母材への配置状態の具体例を示す図であり、図５は、母材から切り出す部材の種類と個数を模式的に示す図であり、図６は、部材の元となる母材の形状を模式的に示す図であり、図７は、図５の部材を図６の母材に歩留り優先でネスティング配置計算処理を行った結果の一例を示す図であり、図８−１は、図５の部材を３枚の母材に均等に配置する場合の部材均等配分の計算方法を示す図であり、図８−２は、図８−１の結果を用いて歩留り優先でネスティング配置計算処理を行った結果を示す図であり、図９−１は、図５の部材を２枚の母材に均等に配置する場合の部材均等配分の計算方法を示す図であり、図９−２は、図９−１の結果を用いて歩留り優先でネスティング配置計算処理を行った結果を示す図である。

まず、使用者によって、必要な部材の種類（サイズなど）や個数などの必要部材情報の入力が入力部１８を介して行われる（ステップＳ１１）。たとえば、部材や母材の形状が図形データ格納部１１に格納されている場合には、図形データ格納部１１から該当する図形データを呼び出して、必要な個数を入力してもよいし、図形データ格納部１１に所望の部材や母材の形状などの図形データがない場合には、入力部１８から新たな図形データを入力してもよい。ここでは、図５に示されるそれぞれ８個、９個、２個、２個、２個、２個の６種類の形状の部材５１Ａ〜５１Ｆを、図６に示される同一種類の母材５０から切り出すものとする。入力された部材５１と母材５０の必要部材情報は歩留り優先ネスティング部１２に出力される。

ついで、歩留り優先ネスティング部１２は、入力された必要部材情報に関して従来から公知の方法で歩留り率優先のネスティング配置計算処理を行う（ステップＳ１２）。ここでは、歩留り優先のネスティング配置処理によって、図７に示されるように図６の３枚の母材５０Ａ〜５０Ｃに図５の部材５１Ａ〜５１Ｆが配置されたものとする。

ついで、配置状態確認部１４により部材５１の配置に使用された全ての母材５０の枚数である必要母材枚数Ｎ₀と母材の有効活用領域の面積Ｓ₀を求め、歩留り優先配置状態情報としてその値を保持する（ステップＳ１３）。ここでは、図７に示されるように、必要母材枚数Ｎ₀＝３であり、有効活用領域が矩形状となるように直線状での切断を前提にしてその面積Ｓ₀を求めるものとする。

つぎに、部材均等配分計算部１３は、ステップＳ１３で配置状態確認部１４によって求められた必要母材枚数Ｎ₀を、均等配置母材枚数Ｍとして設定する（ステップＳ１４）。図７の例の場合では、部材５１Ａ〜５１Ｆは３枚の母材５０Ａ〜５０Ｃに配置されており、Ｎ₀＝３であるので、均等配置母材枚数Ｍは「３」となる。

その後、部材均等配分計算部１３は、設定したＭ枚の均等配置母材に部材５１を均等に配分する計算を行い、その結果を歩留り優先ネスティング部１２に出力する（ステップＳ１５）。つまり、各部材５１の個数ｎｉをＭ（＝Ｎ₀＝３）で除して得られる商ＱｉをＭ枚の均等配置母材に配置する各部材５１の個数とする。図８−１に示されるように、各部材５１Ａ〜５１Ｆを「３」で除した商はそれぞれ、２，３，０，０，０，０となるので、２個の部材５１Ａと３個の部材５１Ｂを３枚の均等配置母材５０Ａ〜５０Ｃに配置するように設定する。また、部材５１の個数ｎｉをＭ（＝Ｎ₀＝３）で除して得られる余りＲｉ（Ｒは整数）も求める。この場合、各部材５１Ａ〜５１Ｆの余りは、それぞれ２，０，２，２，２，２となる。

ついで、歩留り優先ネスティング部１２は、均等配置母材に分配された部材５１の個数に基づいて、すなわちステップＳ１５で各部材の個数ｎｉをＭで除して得られる商Ｑｉを均等配置母材に配置する各部材５１の個数として、歩留り率優先のネスティング配置計算処理を行う（ステップＳ１６）。その結果、図８−２に示されるように、２個の部材５１Ａと３個の部材５１Ｂを、３枚の均等配置母材のそれぞれに配置し、２個の部材５１Ａと全ての個数の部材５１Ｃ〜５１Ｆはその中に配置しないという結果になる。

さらに、歩留り優先ネスティング部１２は、均等配置母材に配置できなかった部材５１、すなわちステップＳ１５で各部材の個数ｎｉをＭで除して得られる余りＲｉを個数とする部材と、ステップＳ１６で均等配置母材に配置されるはずの部材で実際には配置できなかった部材とを、均等配置母材以外の母材（以下、残余配置母材という）に歩留り率優先のネスティング配置計算処理を行う（ステップＳ１７）。その結果、図８−２に示されるように、それぞれ２個の部材５１Ａ，５１Ｃ〜５１Ｆが、追加された１枚の残余配置母材５０Ｄに配置される。以上の工程によって、配置結果が全く同じ３枚の母材５０Ａ〜５０Ｃと、他の配置結果を有する１枚の母材５０Ｄによって、必要な全ての部材５１Ａ〜５１Ｆが配置されることになる。

ついで、配置状態確認部１４は、ステップＳ１６〜Ｓ１７で得た配置に使用された全ての母材の枚数である必要母材枚数Ｎ₁と母材の有効活用領域の面積Ｓ₁を求め、均等配分優先配置状態情報として保持する（ステップＳ１８）。図８−２の場合、配置に使用された全ての母材の枚数Ｎ₁は「４」である。

その後、配置状態比較判定部１５は、歩留り優先配置状態情報と均等配分優先配置状態情報とを比較して、ステップＳ１５〜Ｓ１７で求めた均等配分を優先した配置状態が適切か否かを判定する。具体的には、均等配分を優先して配置した場合の必要母材枚数Ｎ₁が歩留り配分を優先して配置した場合の必要母材枚数Ｎ₀以下であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。図８−２の場合、Ｎ₁＝４であり、Ｎ₀＝３であり、Ｎ₁＞Ｎ₀となるので、上記条件を満たさない。このように、Ｎ₁がＮ₀以下でない場合（ステップＳ１９でＮｏの場合）には、その配置状態は適切ではないと判定し、配置状態比較判定部１５は、現時点で設定されている均等配置母材枚数Ｍから１枚減算したＭ＝Ｍ−１を新たな均等配置母材枚数Ｍとし（ステップＳ３１）、新たな均等配置母材枚数Ｍが「１」であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。

新たな均等配置母材枚数Ｍが「１」である場合（ステップＳ３２でＹｅｓの場合）には、ステップＳ１２で得られた歩留り優先の配置結果を採用し（ステップＳ３３）、図形配置処理が終了する。一方、新たな均等配置母材枚数Ｍが「１」でない場合（ステップＳ３２でＮｏの場合）には、ステップＳ１５に戻り、上述した処理が繰り返し実行される。なお、ステップＳ１９の判定において、母材の枚数を歩留り優先で配置した場合の母材の枚数以下とするのは、作業の手間を削減することが目的ではあるが、そのために母材を１枚余分に使ってしまうことは材料費削減などにおいて無駄が大き過ぎる場合をここでは想定しているためである。

この例では、均等配置母材枚数Ｍとして最初に「３」に設定されているので、ステップＳ２１では新たに均等配置母材枚数Ｍとして「２」が設定される。その後、ステップＳ１５からの処理において、２枚の均等配置母材に部材５１を均等に配置し、それが適切か否かを判定する処理を繰り返し実行する。まず、部材均等配分計算部１３は、図９−１に示されるように、各部材の個数ｎｉを、均等に部材を配置する母材の枚数Ｍ＝２で割った商Ｑｉと余りＲｉとを求める。部材５１Ａ〜５１Ｆの商Ｑｉはそれぞれ４，４，１，１，１，１であり、部材５１Ａ〜５１Ｆの余りＲｉはそれぞれ０，１，０，０，０，０，０である。

ついで、歩留り優先ネスティング部１２は、均等配置母材５０Ａ〜５０Ｂには、上記で求めた商Ｑｉを個数とする部材５１Ａ〜５１Ｆで、歩留り優先のネスティング配置処理を行う。その結果が図９−２の母材５０Ａ，５０Ｂに示されている。ここでは、歩留り優先のネスティング配置処理を行った結果、均等配置母材５０Ａ，５０Ｂには部材５１Ｄが配置できない場合が示されており、２個の部材５１Ｄが余ることになる。ついで、歩留り優先ネスティング部１２は、均等配置母材５０Ａ，５０Ｂに配置されなかった２個の部材５１Ｄと、上記で求めた余りＲｉを個数とする部材５１Ｂとを残余配置母材５０Ｃに歩留り優先でネスティング配置処理を行う。その結果が図９−２の母材５０Ｃに示されている。以上より、配置結果が全く同じ２枚の母材５０Ａ，５０Ｂとこれらの母材５０Ａ，５０Ｂとは配置結果の異なる他の母材５０Ｃによって、必要な全ての部材５１Ａ〜５１Ｆが配置されることになる。その後、配置状態確認部１４は、均等配置優先で求められた部材の配置結果から、必要母材枚数Ｎ₁＝３と母材の有効活用領域の面積Ｓ₁とを求める。

そして、均等配分を優先して配置した場合の必要母材枚数Ｎ₁が歩留りを優先して配置した場合の必要母材枚数Ｎ₀以下であるか否かの判定を行う。図９−２の場合、Ｎ₁＝３，Ｎ₀＝３であり、Ｎ₁≦Ｎ₀であるので、上記条件を満たす。このように、Ｎ₁がＮ₀以下である場合（ステップＳ１９でＹｅｓの場合）には、ステップＳ１６〜Ｓ１７で得られた配置が適切であると判定し、さらにステップＳ１３で求めた歩留り優先の配置における有効活用領域の面積Ｓ₀とステップＳ１８で求めた均等配分優先の配置における有効活用領域の面積Ｓ₁とを比較する（ステップＳ２０）。具体的には、歩留り優先の配置における有効活用領域の面積Ｓ₀と均等配分優先の配置における有効活用領域の面積Ｓ₁との差の絶対値が所定値Ｃ以下であるか否かを判定する。通常、ステップＳ１６〜Ｓ１７で計算される配置結果から得られる有効活用領域の面積Ｓ₁はステップＳ１２で計算される配置結果から得られる有効活用領域の面積Ｓ₀よりも小さくなる場合が多いので、Ｓ₀とＳ₁の差が所定値Ｃ以下であるか否かを判定すればよい。

この図９−２の場合でも、図７の結果に比べて母材の有効活用領域の面積Ｓ₁がやや小さくなっている結果が示されている。なお、図７の母材５０Ａ，５０Ｂと図９−２の母材５０Ａ，５０Ｂのいずれにおいても母材のほぼ全域に渡って部材５１が配置されているが、そのわずかに残った余りの領域には別の小さな部材を配置するということは行っておらず、加工を行った後には、この余りの領域である端材（残材）は捨てられてしまう。そのため、ステップＳ２１における有効活用領域の面積の比較では、最後の１枚の母材５０Ｃ以外の母材５０Ａ，５０Ｂの有効活用領域は考慮に入れなくてよく、最後の１枚の母材５０Ｃの有効活用領域の面積だけを比較すればよい。なお、両者の有効活用領域の面積の差分と比較する所定値Ｃは、母材のコストなどを加味した任意の値を設定することができる。

ステップＳ２０で、両者の有効活用領域の面積の差が所定の値の範囲内に収まらない場合（ステップＳ２０でＮｏの場合）には、配置は適切でないと判定し、ステップＳ３１に処理が移り、上述した処理が繰り返し実行される。つまり、ステップＳ１６〜Ｓ１７において均等配置した場合の有効活用領域の面積Ｓ₁が、ステップＳ１２において歩留り優先で配置した場合の有効活用領域の面積Ｓ₀に比べてかなり小さく母材のロスが多すぎる場合は、その均等配置は不適切と判断するようにしている。

一方、ステップＳ２０で、両者の差の絶対値が所定の値の範囲内に収まる場合（ステップＳ２０でＹｅｓの場合）には、配置は適切であると判定し、ステップＳ１６〜Ｓ１７で求められた均等配分優先の配置結果が母材から部材を切り出すための配置結果として採用される（ステップＳ２１）。この場合には、図７と図９−２に示されるように、ステップＳ１６〜Ｓ１７において均等配置した場合の有効活用領域の面積Ｓ₁が、ステップＳ１２において歩留り優先で配置した場合の有効活用領域の面積Ｓ₀に比べて小さいが、たとえば、有効活用領域の面積を図２−１の直線状を用いて求めるようにした場合には、図７における有効活用領域の面積Ｓ₀と図９−２における有効活用領域の面積Ｓ₁とはほとんど変わらず（その差が非常に大きくなく）、Ｓ₀−Ｓ₁≦Ｃであるとし、ステップＳ１６〜Ｓ１７で計算された配置情報が部材を切り出す配置として適用される。これにより、図形配置処理は終了する。

このように、この実施の形態１では、母材の必要母材枚数Ｎ₀で最も効率のよい均等配分が不可能な場合でも、ステップＳ３１で割る数を１つずつ減らして順次処理し、できる限り均等配分される母材の数が多いパターンを求めるように処理される。そして最後に最も少ない２枚の母材でも均等配分にて適合できる配置が求められなかった場合には、割る数が「１」となる。この場合には、ステップＳ１２での入力された必要部材情報を用いて歩留り優先で母材に配置処理する結果と同じとなる。

なお、上述した説明では、ステップＳ３２で均等配置母材枚数Ｍが「１」の場合にステップＳ３３でステップＳ１２の配置結果を採用するようにしているが、ステップＳ１５に処理が戻るようにしてもよい。この場合には、ステップＳ１７〜Ｓ１８で求められる配置はステップＳ１２の配置と同じもとのなり、ステップＳ１９〜Ｓ２０の条件を当然満たすこととなり、図形配置処理が終了する。

図４のフローチャートに示される図形配置処理の後は、加工情報生成部１６によって、ステップＳ１６〜Ｓ１７で計算された配置情報に基づいて、母材５０の切断経路などを設定した加工情報が生成され、加工情報格納部１７に格納される。この加工情報生成部１６による加工情報の生成は、均等配置母材と残余配置母材に対してのみ行うだけでよいので、すなわち図９−２では母材５０Ａと母材５０Ｂが同一の配置状態であるので、母材（均等配置母材）５０Ａと母材（残余配置母材）５０Ｃの加工情報のみを生成すればよい。これによって、加工情報の生成の手間が省かれる。そして、図示しない加工装置によって部材５１を母材５０から切り出す際に、この加工情報に基づいて母材５０の切断処理が行われる。

なお、上述した例では、ステップＳ２０の２次判定において、有効活用領域の面積を基に判定を行ったが、これは図２−１〜図２−３や図７、図９−２で示したように、母材５０Ｃの部材５１を切断加工した後の穴のあいた左側部分（部材５１の存在した側の領域）５４を点線ａの部分で切断し処分して残った右側部分の端材５５のみをつぎの加工のために保管しておくという処置が行われる場合に適切な判定方法である。しかし、部材５１を切断加工した後の穴の開いた状態の端材（上記左側部分）５４を、つぎの加工のために保管する場合も考えられる。この場合の第２次判定の方法は、たとえば、残った端材の全面積を比較したり、元の母材５０の面積に対する端材の全面積の割合を比較したりすることにより判定を行ってもよい。

また、残った母材の確保できる矩形の面積部分において、ステップＳ１３での確認結果が母材全体の所定の割合以下、たとえば３０％以下、であった場合には、その端材を特に保管せずに廃棄してしまうなどの運用上の決まりごとがある場合には、ステップＳ１８の結果で同じ比較母材上の残り面積に関係なくステップＳ１６〜Ｓ１７で得られた結果の方を採用するなどの判断を行うように適宜設定してもよい。

さらに、上記の説明では、図４のステップＳ１５において均等配分の計算を行う際に、ステップＳ１３での均等配置母材枚数Ｍとして、歩留り優先配置状態情報から得られる必要母材枚数である「３」から「１」を引いた数の「２」で各部材５１の個数に対して除算を行い、各部材５１の均等配分個数を求めた場合に最適な配置が求められた。しかし、これはこの図形配置方法を説明するために設定した一例であり、すべてがこの手順のように処理されるわけではないことはもちろんである。つまり、ステップＳ１３での均等配置母材枚数Ｍとして最初に設定した値で最適な配置が求められることもあれば、最初に設定した均等配置母材枚数Ｍから１を減算する処理を複数回行って最適な配置が求められることもある。そこで、以下では、別の例として（１）ステップＳ１３での必要母材枚数で最適な配置が得られる例と、（２）ステップＳ１３での必要母材枚数から２を引いた場合に最適な配置が得られる例を簡単に説明する。

（１）ステップＳ１３での必要母材枚数で最適な配置が得られる例
ここでは、同じ大きさの矩形状の部材５１を、母材５０から１５個切り出す場合を例に挙げる。図４のフローチャートにしたがって処理が進められるが、まず、部材５１の個数（１５個）や形状（矩形状）、材質などを含む必要部材情報が入力され（ステップＳ１１）、歩留り優先のネスティング配置処理が実施される（ステップＳ１２）。図１０−１は、同一形状の１５個の部材を歩留り優先で母材にネスティング配置計算を行った結果を模式的に示す図である。これにより、必要母材枚数Ｎ₀＝３と、有効活用領域の面積Ｓ₀を得る（ステップＳ１３）。

ついで、必要母材枚数Ｎ₀＝３が、均等配置母材枚数Ｍに設定され（ステップＳ１４）、部材５１の個数「１５」をＭ（＝３）で割った商である「５」を均等配置母材に配置する部材５１の個数として、歩留り優先のネスティング配置計算処理が実施される（ステップＳ１５〜Ｓ１６）。図１０−２は、同一形状の１５個の部材を均等配置優先で母材にネスティング配置計算を行った結果を模式的に示す図である。余った部材はないので（ステップＳ１７）、この図より、必要母材枚数Ｎ₁＝３と、有効活用領域の面積Ｓ₁を得る（ステップＳ１８）。歩留り優先配置状態情報の必要母材枚数Ｎ₀＝３と、均等配分優先配置状態情報の必要母材枚数Ｎ₁＝３とは同じであり（ステップＳ１９）、また、歩留り優先配置状態情報の有効活用領域の面積Ｓ₀と均等配置優先配置状態情報の有効活用領域の面積Ｓ₁との差分が所定値以下に収まるものとすると（ステップＳ２０）、ステップＳ１７〜Ｓ１８で得られた部材５１の配置結果が採用されることになる。

（２）ステップＳ１３での必要母材枚数から２を引いた場合に最適な配置が得られる例
図１１は、必要な部材の数と種類を模式的に示す図である。ここでは、９個の矩形状の部材５１Ｇと、部材５１Ｇよりもサイズの小さい９個の矩形状の部材５１Ｈと、９個の三角形状の部材５１Ｉとを、母材５０から切り出す場合を例に挙げる。まず、図１１に示されるような部材の形状や個数、母材などの必要部材情報が入力され（ステップＳ１１）、歩留り優先のネスティング配置計算が実施される（ステップＳ１２）。図１２は、部材を歩留り優先で母材にネスティング配置計算を行った結果を模式的に示す図である。これにより、必要母材枚数Ｎ₀＝６と、有効活用領域の面積Ｓ₀を得る（ステップＳ１３）。

ついで、必要母材枚数Ｎ₀＝６が均等配置母材枚数Ｍに設定され（ステップＳ１４）、部材５１Ｇ〜５１Ｉの個数「９」をＭ＝「６」で割った商である「１」を均等配置母材に配置する部材５１の数として、歩留り優先のネスティング配置計算処理が実施される（ステップＳ１５〜Ｓ１６）。また、上記の均等配置母材に配置されなかった部材５１Ｇ〜５１Ｉを残余配置母材に歩留り優先でネスティング配置する計算処理が実施される（ステップＳ１７）。この場合、６枚の母材５０Ａ〜５０Ｆにそれぞれの部材５１Ｇ〜５１Ｉがわずか１個ずつ配置され、余りの分が全て７枚目以降の残余配置母材に配分されることになるため、７枚以上の母材５０が必要となる。つまり、図４のステップＳ１９で、Ｎ₁≦Ｎ₀を満たさないために適切な配置でないと判断され、ステップＳ３１で均等配置母材枚数Ｍを１つ減数して、この条件で再びステップＳ１５以降の処理を実行する。

つまり、均等配置母材枚数Ｍとして「５（＝６−１）」を設定し（ステップＳ１４）、それぞれの部材５１Ｇ〜５１Ｉの個数「９」をＭ＝「５」で割った商である「１」を均等配置母材に配置する部材５１の数として、歩留り優先のネスティング配置計算処理が実施される（ステップＳ１５〜Ｓ１６）。また、上記の均等配置母材に配置されなかった部材５１Ｇ〜５１Ｉを残余配置母材に歩留り優先でネスティング配置する計算処理が実施される（ステップＳ１７）。この場合には、５枚の母材５０にそれぞれの部材５１Ｇ〜５１Ｉがわずか１個ずつ配置され、余りの分が全て６枚目以降の母材５０に配分されることになる。しかし、余りの部材５１Ｇ〜５１Ｉは６枚目に入りきらず、全体として７枚以上の母材５０が必要となる。そのため、図４のステップＳ１９でＮ₁≦Ｎ₀を満たさないために適切な配置でないと判断され、再度ステップＳ２０にて均等配置母材枚数Ｍを１つ減数し、この条件で再びステップＳ１５以降の処理を実行する。

同様にして、均等配置母材枚数Ｍとして「４（＝５−１）」を設定し（ステップＳ１４）、それぞれの部材５１Ｇ〜５１Ｉの個数をＭ＝「４」で割った商である「２」を均等配置母材に配置する部材５１の個数として、歩留り優先のネスティング配置計算処理が実施される（ステップＳ１５〜Ｓ１６）。また、上記の均等配置母材に配置されなかった部材５１Ｇ〜５１Ｉを残余配置母材に歩留り優先でネスティング配置する計算処理が実施される（ステップＳ１７）。

図１３は、部材を均等配置優先で母材にネスティング配置計算を行った結果を模式的に示す図である。この図の母材５０Ａ〜５０Ｄに示されるように、均等配置母材には２個の部材５１Ｈ，５１Ｉと１個の部材５１Ｇが配置される。つまり、均等配置母材にそれぞれ２個の部材５１Ｇ〜５１Ｉを歩留り優先でネスティング配置処理を行うと、１つの部材５１Ｇが母材５０に配置できない。そこで、残余配置母材には、この配置できなかった４個の歩合５１Ｇと、それぞれの部材５１Ｇ〜５１Ｉの個数をＭ＝「４」で除した余りＲｉであるそれぞれ１個の部材５１Ｇ〜５１Ｉの個数とを、歩留まり優先でネスティング配置処理する。その結果が図１３の母材５０Ｅ，５０Ｆに示されている。このように、同じ配置結果を有する母材５０Ａ〜５０Ｄが４枚と、残りの部材５１が配置される５枚目と６枚目の母材５０Ｅ，５０Ｆが生成される。これより、必要母材枚数Ｎ₁＝６と、有効活用領域の面積Ｓ₁を得る（ステップＳ１８）。

その後、歩留り優先配置状態情報の必要母材枚数Ｎ₀＝６と、均等配分優先配置状態情報の必要母材枚数Ｎ₁＝６とは同じであり（ステップＳ１９）、また、歩留り優先配置状態情報の有効活用領域の面積Ｓ₀と均等配分優先配置状態情報の有効活用領域の面積Ｓ₁との差分が所定値以下に収まるものとすると（ステップＳ２０）、ステップＳ１７〜Ｓ１８で３度目の計算で得られた部材５１Ｇ〜５１Ｉの配置結果が採用されることになる。

なお、上述した説明では、加工を行う際の作業の効率化を前提とした場合のものであるが、加工材料である母材５０の単価が非常に高価で、作業効率よりも母材５０への部材配置歩留り率を高めることが最優先であるような状況の場合には、この実施の形態１に示した部材５１を均等に母材５０に配置する方法の適用の有無を図形配置装置１０上の処理として適宜切り替えることができるようにパラメータなどで設定してもよい。

また逆に、母材５０の単価が非常に安価で、作業効率を上記で想定した状況よりも一層優先させることが重要であるような状況の場合には、図４のステップＳ１９における必要母材枚数の判定において、ステップＳ１３の確認結果に比べてステップＳ１８の結果における母材５０の使用枚数の増加が、コスト的に許容される所定の枚数（たとえば１枚）までであればそれを許容範囲として判定を行ってもよい。つまり、ステップＳ１９でＮ₁≦Ｎ₀＋ｘ（ｘは任意の数）であれば、ステップＳ１７〜Ｓ１８で得られた配置結果を採用するようにしてもよい。この場合においても、コストなどの条件を考慮してどの程度の範囲までなら許容できるのかをあらかじめパラメータなどで設定しておく機能などを具備しておけばよい。

この実施の形態１によれば、必要とされる部材５１を母材５０から切り出すための配置を行う際に、最初に歩留り優先のネスティング配置計算を行ってそのときに必要な母材数を求め、この母材数以下でしかも同じ部材５１の配置状況となる母材５０が複数枚となるように、部材５１の母材５０上への配置を行うようにしたので、得られた配置結果から切断経路の設定処理を行う回数を減らすことができるという効果を有する。また、同じ配置結果を有する母材５０が複数枚存在するので、切断経路を含む加工データの保管管理が容易になるとともに、母材５０を加工装置で加工処理する際に、同じ配置結果を有する母材５０であれば、母材５０を入れ替える度に加工データを入れ替える必要がなくなり、加工作業を効率化することができるという効果も有する。

実施の形態２．
実施の形態１では、同じ大きさの定型寸法材料だけを母材として使用して配置処理を行った場合を示したが、この実施の形態２では、異なる大きさの母材が混在する中で効率のよい配置を求める場合について説明する。

まず、異なる大きさの母材が混在する場合における部材の配置処理方法の従来例の概略について説明する。図１４−１〜図１４−２は、２１枚の同一形状の矩形状の部材を、サイズの比較的大きな第１の母材とサイズの比較的小さな第２の母材とに歩留り優先で配置した状態を模式的に示している。第１の母材５０は、通常の定型サイズの大きな母材であり、多数枚用意されているものとする。また、第２の母材６０は、たとえば以前に加工処理によって第１の母材５０から部材５１を切り出した際に残った端材（残材）であり、第１の母材５０よりもサイズが小さく、ここでは１枚だけ余っているものとする。

通常、定型サイズの大きな第１の母材５０が多数枚用意されている状態においては、できる限り小さな端材は残さず優先して先に使い切りたいと考えるため、歩留り優先のネスティング配置処理を行う際に、使用する母材として面積の小さなものから順に高い優先度を設定する。その結果、図１４−１〜図１４−２に示す様に、１枚目の小さな面積の第２の母材６０に対して部材を効率良く配置した後、残りの部材５１を多数枚用意されている別の第１の母材５０に配置する。図１４−１では、３枚目の第１の母材５０Ｂにできる限り部材を左側に寄せて配置し、残りの母材（すなわち端材）ができる限り矩形に近い形で残るように配置される場合を示しており、図１４−２では、３枚目の第１の母材５０Ｂに部材５１を同じ方向に順に配置した場合を示している。これらの配置の選択は、予め定められているものもあれば、パラメータで選択設定できるものもある。また、面積の小さい第２の母材６０を優先するという設定にしていない場合でも、図１４−１に示されるように、１枚目の第２の母材６０は非常に歩留り率が高く配置され、さらに３枚目の第１の母材５０Ｂにおいても残りの形状がほぼ矩形に近い形で残るため、その端材が後の別の加工で使用できると判断され、やはり図１４−１に示す通りの配置が行われる場合が多い。このように、従来の部材配置方法においては、小さいサイズの母材と大きいサイズの母材が存在する場合に、小さいサイズの母材から先に使用するように配置が行われる。

図１５は、この発明にかかる図形配置装置の実施の形態２の構成を示すブロック図である。この図形配置装置１０ｂは、実施の形態１の図形配置装置１０において、歩留り優先ネスティング部１２による歩留り優先のネスティング配置時に使用する複数種類の母材間の優先順位を予め指定する母材使用優先順位指定部２１と、部材均等配分計算部１３によって算出される部材を歩留り優先ネスティング部１２が均等配置の計算時に使用する母材の優先順位を決定する母材使用優先順位決定部２２と、をさらに備える構成を有するものである。

母材使用優先順位指定部２１は、図形データ格納部１１に異なる大きさの母材が用意されている場合に、各母材を使用する優先順位を予め使用者が指定したり、それぞれの母材に対して付された複数ある優先順位の中から自動的に１つの優先順位を選択したりするなどして、その優先順位を歩留り優先ネスティング部１２に出力する機能を有する。通常、母材のサイズが小さいものほど高い優先順位が設定されている。なお、歩留り優先ネスティング部１２によってある優先順位における配置結果が算出された後に、さらに母材の優先順位を適宜変えた優先順位情報を歩留り優先ネスティング部１２に出力する機能を持たせてもよい。このようにすることで、歩留り優先ネスティング部１２による複数の配置が計算され、その中から最も歩留りがよい配置結果を得ることもできる。

母材使用優先順位決定部２２は、図形データ格納部１１に異なる大きさの母材が用意されている場合の部材均等配分計算部１３によって配分計算された部材数を基に歩留り優先ネスティング部１２がネスティング配置を行うときに、前回指定された優先順位を出力するか、あるいは、適宜異ならせた優先順位を出力する機能を有する。より具体的には、均等配置母材に部材を配置する場合には、母材の枚数の多いものほど高い優先順位を設定し、残余配置母材に余りの部材を配置する場合には母材のサイズの小さいものほど高い優先順位を設定する機能を有する。この母材使用優先順位決定部２２も、母材使用優先順位指定部２１と同様に、歩留り優先ネスティング部１２によってある優先順位における配置結果が算出された後に、さらに母材の優先順位を適宜変えた優先順位情報を歩留り優先ネスティング部１２に出力し、その中から最も歩留りがよい配置結果を得るようにしてもよい。

歩留り優先ネスティング部１２は、必要部材情報に基づいて部材を母材に歩留り優先で配置計算する際に、母材使用優先順位指定部２１によって出力された優先順位に基づいて母材を使用して、部材のネスティング配置を行う。また、歩留り優先ネスティング部１２は、部材均等配分計算部１３で計算された部材数に基づいて部材の均等配分計算を行う際に、母材使用優先順位決定部２２によって出力された優先順位に基づいて使用する母材を選択して部材のネスティング配置を行う。なお、実施の形態１の図１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。

つぎに、この発明にかかる図形配置方法の実施の形態２の処理手順について、具体例を挙げながら説明する。図１６は、この発明にかかる図形配置方法のフローチャートである。また、具体例として、図１４−１〜図１４−２に示される場合と同じように、２１個の矩形状の部材５１を、サイズの大きい複数の第１の母材５０とサイズの小さい１枚の第２の母材６０からなる母材群の中から選択した母材に配置する場合を挙げる。図１７〜図１８は、母材から切り出す部材の母材への配置状態の具体例を示す図であり、図１７は、同じ大きさの３枚の第１の母材に部材を歩留り優先でネスティング配置計算処理を行った結果を示す図であり、図１８は、均等配分を優先して部材を異なる種類の母材にネスティング配置計算処理を行った結果を示す図である。

まず、使用者によって、必要な部材の種類や数、母材などの必要部材情報の入力が入力部１８を介して行われる（ステップＳ５１）。ついで、母材使用優先順位指定部２１は、入力された母材について、母材の大きさが小さいほど母材の使用優先順位が高くなるように優先順位を設定する（ステップＳ５２）。ここでは、通常の部材配置装置で採用される基準である小さい母材から優先して使用する方法を採用している。つまり、この例では、サイズの小さい第２の母材６０を第１使用優先順位に設定し、サイズの大きい第１の母材５０を第２使用優先順位に設定する。

ついで、実施の形態１の図４のフローチャートのステップＳ１２〜Ｓ１５と同様に、歩留り優先で部材の配置計算処理を行い、必要母材枚数Ｎ₀と有効活用領域の面積Ｓ₀を求め、均等配置母材枚数Ｍとして必要母材枚数Ｎ₀を設定し、各部材の個数をＭで割った商Ｑｉと余りＲｉを求める（ステップＳ５３〜Ｓ５６）。ただし、歩留り優先ネスティング部１２は、サイズの小さい第２の母材６０から優先してネスティング配置計算処理を行う点が、実施の形態１の場合と異なる点である。この例では、サイズの小さい第２の母材６０は１枚だけなので、この第２の母材６０に部材５１を配置した後は、サイズの大きい第１の母材５０に部材５１を配置する処理を行う。その結果が図１４−１であるとする。この図より、必要母材枚数Ｎ₀＝３と有効活用領域の面積Ｓ₀が求められ、部材を均等に配置する母材の枚数Ｍ＝３が設定される。部材５１の個数は「２１」であるので、これをＭ＝３で割った商Ｑｉは「７」で余りＲｉは「０」となる。

ついで、母材使用優先順位決定部２２は、母材の枚数が多いほど母材の使用優先順位が高くなるように優先順位を設定する（ステップＳ５７）。これは、同じ配置の母材をできる限り多くすることが目的だからである。この例では、サイズの小さい第２の母材６０は１枚だけであり、サイズの大きい第１の母材５０は多数有るので、サイズの大きい第１の母材５０を第１使用優先順位に設定し、サイズの小さい第２の母材６０を第２使用優先順位に設定する。

ついで、歩留り優先ネスティング部１２は、ステップＳ５６で求めた商Ｑｉの「７」個の部材を、均等配置母材すなわち使用優先順位の高い第１の母材５０に対して、歩留り率優先のネスティング配置計算処理を行う（ステップＳ５８）。ここでは、図１７に示されるように、サイズの大きい３枚の第１の母材５０のそれぞれに７個の部材５１がちょうど収まるという結果が得られる。

ついで、母材使用優先順位決定部２２は、ステップＳ５８で配置されなかった残りの部材、この場合にはステップＳ５６で求めた余りＲｉを、残余配置母材に配置する際のために、母材のサイズが小さいほど高い優先順位となるように各母材５０，６０に優先順位を設定する（ステップＳ５９）。これは、均等配置後に余った部材５１を配置するので、特に同じ配置を考慮することなく、サイズの小さい母材から消費していくことが望ましいからである。この例では、サイズの小さい１枚の第２の母材６０には第１使用優先順位を設定し、サイズの大きい複数枚の第１の母材５０には第２使用優先順位を設定する。

その後、歩留り優先ネスティング部１２は、母材使用優先順位決定部２２によって決定された優先順位に基づいて、ステップＳ５８で配置されずに残った部材５１（すなわち、ステップＳ５６で求められた余りＲｉを個数とする部材とステップＳ５８で均等配置母材に配置されるべき部材のうち配置されなかった部材）を、残余配置母材すなわち使用優先順位の高い第２の母材６０から順に歩留り優先で配置する処理を行う（ステップＳ６０）。この例では余りがないので、ステップＳ５９〜Ｓ６０の処理は省略される。

ついで、実施の形態１の図４のフローチャートのステップＳ１８〜Ｓ２０と同様に、部材５１を均等に配分するために配置計算された結果から、必要母材枚数Ｎ₁と母材５０，６０の有効活用領域の面積Ｓ₁を求め、ステップＳ５４で求めた歩留り優先配置状態情報の必要母材枚数Ｎ₀と有効活用領域の面積Ｓ₀と比較して、ステップＳ５８とステップＳ６０で計算した配置状態が適切か否か判定し、適切でない場合には部材を均等に配置する母材の枚数Ｍを１つ減算して再びステップＳ５６からの処理を行い、適切である場合にはステップＳ５８，Ｓ６０の配置結果を採用して、図形配置処理が終了する（ステップＳ６１〜Ｓ６４，Ｓ７１〜Ｓ７３）。なお、ステップＳ７１〜Ｓ７３は、実施の形態１の図４のステップＳ３１〜Ｓ３３と同一であるので、その説明を省略する。

この例では、必要部材枚数はＮ₁＝３，Ｎ₀＝３であり、Ｎ₁とＮ₀を比較する１次判定では、Ｎ₁≦Ｎ₀を満たすので、その配置は適切であると判断する。そして、有効活用領域の面積Ｓ₁，Ｓ₀を比較する第２次判定に進む。図１７の有効活用領域の面積Ｓ₁は、図１４−１の有効活用領域の面積Ｓ₀に比して明らかに大きい。これは、図１４−１では３枚の母材の中にサイズの小さい第２の母材６０が使用されていることが主な原因である。ここで、Ｓ₁〜Ｓ₀が所定値（Ｃ）以下であると判断されれば図１７の配置を採用することとなる。この場合、サイズの小さい第２の母材６０は使用されなかったが、部材５１の母材５０に対する配置は１種類のみとなり加工データ処理の手間を削減することができるという利点がある。また、Ｓ₁〜Ｓ₀が所定値（Ｃ）以下と判断されなければ、図１７の配置は不適切であると判断され、部材５１を均等に配置する母材５０，６０の枚数を１減算し、再び上述したステップＳ５６から処理が行われる。

ここでは、Ｓ₁〜Ｓ₀が所定値（Ｃ）よりも大きいと判断されたものとして、さらに説明を行う。この場合、配置状態比較判定部１５は、ステップＳ５５で設定された均等配置母材枚数Ｍから「１」を減算した値「Ｍ−１」を新たなＭとして設定する。この例では、Ｍ＝２（＝３−１）となる。部材５１の個数「２１」をこの「２」で除算すると商は「１０」で、余りは「１」となる。また、上述したステップＳ５７と同様に母材５０，６０に設定された使用優先順位にしたがって、すなわち第１使用優先順位のサイズの大きい第１の母材５０に１０個の部材５１を歩留り優先でネスティング配置計算を行う。その結果、実際には図１８に示すように、２枚の第１の母材５０に部材５１がそれぞれ９個しか配置できないので、それぞれの母材で余りが１つずつ生じて、部材５１の余りが合計３個となったものとする。この後に、余った部材５１を配置する処理を行うが、母材使用優先順位決定部２２により母材のサイズが小さいほど高い使用優先順位が設定されているので、第２の母材６０に余った３個の部材５１を、歩留り率優先のネスティング配置計算処理を行う。その結果が、図１８の３枚目の第２の母材６０に示されている。これらの第１と第２の母材５０，６０への部材５１の配置結果から、必要母材枚数Ｎ₁＝３と母材の有効活用領域の面積Ｓ₁が求められる。そして、これらがステップＳ５４で得られた歩留り優先でネスティング配置を行った際の必要母材枚数Ｎ₀と母材の有効活用領域の面積Ｓ₀と比較され、ステップＳ５８，Ｓ６０計算された配置が適切か否かが判定される。この場合、Ｎ₁≦Ｎ₀を満たすので、有効活用領域の面積Ｓ₁とＳ₀とが比較される。図１８の有効活用領域の面積Ｓ₁は、図１４−１の有効活用領域の面積Ｓ₀に比べてやや大きいが、｜Ｓ₁−Ｓ₀｜が所定値（Ｃ）以下と判断されれば、図１８の配置が採用されることとなる。この配置が採用されれば、使用した母材の構成は図１４−１と同じであるが、配置は２種類となり図１４−１の場合よりも１種類少ないので、加工データ処理の手間が削減される。

なお、上述した例では２種類の母材５０，６０が存在する場合を示したが、３種類以上の母材が存在する場合でも同様の処理を適用することができる。また、母材が矩形状ではなく異形状の場合などでも同じ形状の母材がある場合には同様の処理を適用することができる。さらに、上述した例では、１種類の部材５１だけを回転などさせながら配置する場合を示したが、実施の形態１の場合と同様に複数種類の部材５１を組み合わせて複数種類の母材に配置する場合の処理にも適用することができる。

また、上述した説明では、部材均等配分計算部１３による部材の均等配分の計算処理において、全く同じ大きさの母材に対して適用する場合を示したが、予め指定した誤差の範囲内での異なる大きさの母材に対しては同じ大きさの母材とみなして部材均等配分計算部１３による部材の均等配分の計算処理を実行するようにしてもよい。これにより、作成する加工データの種類を減らすことができ、作業効率を上げることができる。さらに、定型の母材に対して既に一部の加工が行われ、母材の残っている部分の形状が同等の範囲内の母材とみなせる場合においても同様に処理することができる。

この実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加えて、異なるサイズの母材５０，６０が複数種類存在する場合でも、異なるサイズの母材５０，６０ごとに使用する優先順位を付するようにしたので、加工データの種類を減らす配置を優先することができる。また、部材５１を均等に配置する均等配置母材以外の残余配置母材に余りの部材を配置する際には、数の少ない母材に高い優先順位を付すようにしたので、前回の加工時に出された端材を効果的に使用することもできるという効果を有する。

なお、上述した実施の形態１と２に示した方法を、これらの方法の処理手順が格納されたプログラムとして構成し、これらのプログラムを、パーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。

以上のように、この発明にかかる図形配置装置、図形配置方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムは、レーザ加工機、ウォータジェット加工機、プラズマ切断機、タレットパンチプレス加工機、裁断装置など、複数個の製品を切り抜き切断加工する加工装置で、部材を母材から切り出す際の図形の配置処理に有用であり、特に、複数種類の部材を複数種類の母材に配置して加工を行う際の作業効率を向上させる場合に適している。

この発明にかかる図形配置装置の概略構成を示すブロック図である。 有効活用領域の求め方の一例を示す図である。 有効活用領域の求め方の一例を示す図である。 有効活用領域の求め方の一例を示す図である。 図形配置装置の機能を有する情報処理装置のハードウェアの構成の一例を示すブロック図である。 この発明にかかる図形配置方法のフローチャートである。 母材から切り出す部材の種類と個数を模式的に示す図である。 部材の元となる母材の形状を模式的に示す図である。 図５の部材を図６の母材に歩留り優先でネスティング配置計算処理を行った結果を示す図である。 図５の部材を３枚の母材に均等に配置する場合の部材均等配分の計算方法を示す図である。 図８−１の結果を用いて歩留り優先でネスティング配置計算処理を行った結果を示す図である。 図５の部材を２枚の母材に均等に配置する場合の部材均等配分の計算方法を示す図である。 図９−１の結果を用いて歩留り優先でネスティング配置計算処理を行った結果を示す図である。 同一形状の１５個の部材を歩留り優先で母材にネスティング配置計算を行った結果を模式的に示す図である。 同一形状の１５個の部材を均等配置優先で母材にネスティング配置計算を行った結果を模式的に示す図である。 必要な部材の数と種類を模式的に示す図である。 部材を歩留り優先で母材にネスティング配置計算を行った結果を模式的に示す図である。 部材を均等配置優先で母材にネスティング配置計算を行った結果を模式的に示す図である。 複数枚の同一形状の部材を、サイズの異なる第１と第２の母材に歩留り優先で配置した状態を模式的に示している。 複数枚の同一形状の部材を、サイズの異なる第１と第２の母材に歩留り優先で配置した状態を模式的に示している。 この発明にかかる図形配置装置の実施の形態２の構成を示すブロック図である。 この発明にかかる図形配置方法のフローチャートである。 同じ大きさの３枚の第１の母材に部材を歩留り優先でネスティング配置計算処理を行った結果を示す図である。 均等配分を優先して部材を異なる種類の母材にネスティング配置計算処理を行った結果を示す図である。 部材の形状とその使用個数を示す図である。 図１９に示される部材を３枚の母材に従来の部材配置方法で配置した一例を示す図である。 図２０の１枚目の部材に対して生成した切断経路の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 図形配置装置
１１ 図形データ格納部
１２ 歩留り優先ネスティング部
１３ 部材均等配分計算部
１４ 配置状態確認部
１５ 配置状態比較判定部
１６ 加工情報生成部
１７ 加工情報格納部
１８ 入力部
１９ 出力部
２０ 制御部
２１ 母材使用優先順位指定部
２２ 母材使用優先順位決定部
５０，６０ 母材
５１，５２ 部材

Claims (9)

1. 入力される配置すべき部材の種類と個数を含む必要部材情報に基づいて、前記部材を所定の母材に歩留り優先のネスティング配置を行って第１の配置結果を取得する第１のネスティング配置手段と、
   前記第１の配置結果から、前記部材を配置するのに必要な必要母材枚数と、前記母材中の前記部材が配置されない領域である有効活用領域の面積とを含む歩留り優先配置状態情報を求める歩留り優先配置状態確認手段と、
   前記歩留り優先配置状態確情報中の前記必要母材枚数を、部材が均等に配置される均等配置母材の枚数として設定するとともに、配置すべき部材のうち、前記均等配置母材に割り当てる部材の種類と個数を計算する部材均等配分計算手段と、
   前記部材均等配分計算手段によって算出された部材の種類と個数に基づいて前記均等配置母材に歩留り優先の配置を行うとともに、前記均等配置母材に配置されなかった余りの部材を前記均等配置母材以外の残余配置母材に歩留り優先のネスティング配置を行って第２の配置結果を取得する第２のネスティング配置手段と、
   前記第２の配置結果から、前記部材を配置するのに必要な必要母材枚数と、前記母材中の前記部材が配置されない領域である有効活用領域の面積とを含む均等配分優先配置状態情報を求める均等配分優先配置状態確認手段と、
   前記均等配分優先配置状態情報と前記歩留り優先配置状態情報中の必要母材枚数の差が所定の数以下であり、かつ前記均等配分優先配置状態情報と前記歩留り優先配置状態情報中の有効活用領域の面積の差が所定の値以下であるかを判定し、この条件を満たす場合に前記第２の配置結果を選択する配置状態比較判定手段と、
   を備えることを特徴とする図形配置装置。
2. 前記部材均等配分計算手段は、前記配置状態比較判定手段による判定の結果、前記第２の配置結果が選択されない場合に、前記均等配置母材枚数から１を減算した値を新たな均等配置母材枚数とすることを特徴とする請求項１に記載の図形配置装置。
3. 前記母材のサイズの小さい順に高い使用優先順位を設定した第１の使用優先順位を、前記第１のネスティング配置手段に出力する使用優先順位指定手段と、
   前記部材均等配分計算手段によって計算された数の部材の前記均等配置母材へのネスティング配置処理時に、前記母材の枚数が多い順に高い使用優先順位を設定した第２の使用優先順位を、前記第２のネスティング配置手段に出力し、前記均等配置母材へ配置されなかった部材の残余配置母材へのネスティング配置処理時に、前記母材のサイズの小さい順に高い使用優先順位を設定した第３の使用優先順位を、前記第２のネスティング配置手段に出力する使用優先順位決定手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の図形配置装置。
4. 前記使用優先順位指定手段は、前記第１の使用優先順位を適宜変えて前記第１のネスティング配置手段に出力する機能を有し、
   前記使用優先順位決定手段は、前記第２および第３の使用優先順位を適宜変えて前記第２のネスティング配置手段に出力する機能を有し、
   前記第１のネスティング配置手段は、前記使用優先順位指定手段から出力される前記第１の使用優先順位に基づいて配置したもののうち最も歩留りがよいものを前記第１の配置結果として採用し、
   前記第２のネスティング配置手段は、前記使用優先順位指定手段から出力される前記第２および第３の使用優先順位に基づいて配置したもののうち最も歩留りがよいものを前記第２の配置結果として採用することを特徴とする請求項３に記載の図形配置装置。
5. コンピュータにより、同一形状の複数の部材または複数種類の形状の複数の部材を、母材から切り出すために所定の基準にしたがって前記母材上に配置する図形配置方法であって、
   前記母材から切り出す必要な部材の形状と数量を含む必要部材情報が入力されると、ＣＰＵによって、前記必要部材情報に基づいて歩留り優先で前記母材にネスティング配置処理を行って第１の配置結果を取得する歩留り優先ネスティング工程と、
   前記ＣＰＵによって、前記第１の配置結果から、前記部材を配置した母材の枚数である必要母材枚数と前記母材のうち前記部材が配置されない有効活用領域の面積とを含む歩留り優先配置状態情報を求める第１配置状態確認工程と、
   前記ＣＰＵによって、前記歩留り優先配置状態情報中の前記必要母材枚数を、前記部材を均等に配置する均等配置母材枚数として設定する均等配置母材枚数設定工程と、
   前記ＣＰＵによって、前記必要な部材の数量を前記均等配置母材枚数で除した商を個数として、前記均等配置母材に歩留り優先でネスティング配置処理を行った後、前記均等配置母材に配置されなかった部材を前記均等配置母材以外の他の母材に歩留り優先のネスティング配置処理を行って第２の配置結果を取得する均等配分優先ネスティング工程と、
   前記ＣＰＵによって、前記第２の配置結果から、必要母材枚数と有効活用領域の面積とを含む均等配分優先配置状態情報を求める第２配置状態確認工程と、
   前記ＣＰＵによって、前記均等配分優先配置状態情報と前記歩留り優先配置状態情報とを比較して、前記均等配分優先ネスティング工程による配置結果を採用するか否かを判定する判定工程と、
   を含み、
   前記判定工程で、前記ＣＰＵによって、前記均等配分優先配置状態情報が前記歩留り優先配置状態情報と比較して所定の条件を満たさない場合に、前記均等配置母材枚数設定工程から前記判定工程までを繰り返し実行し、繰り返し実行される前記均等配置母材枚数設定手順では、前回実行された前記均等配置母材枚数設定工程で設定された前記均等配置母材枚数から１枚減算した値を新たな均等配置母材枚数として設定することを特徴とする図形配置方法。
6. 前記判定工程は、
   前記ＣＰＵによって、前記均等配分優先配置状態情報と前記歩留り優先配置状態情報の必要母材枚数の差が所定の数以下かを判定する第１次判定工程と、
   前記ＣＰＵによって、前記均等配分優先配置状態情報と前記歩留り優先配置状態情報の有効活用領域の面積の差が所定の値以下かを判定する第２次判定工程と、
   を含み、
   前記第１次判定工程と前記第２次判定工程の両方を満たす場合に、前記ＣＰＵによって、前記均等配分優先ネスティング工程で得られた前記第２の配置結果が採用されることを特徴とする請求項５に記載の図形配置方法。
7. 前記母材は、サイズの異なる複数種類の母材から構成され、
   前記歩留り優先ネスティング工程では、前記ＣＰＵによって、サイズの小さい母材ほど使用優先順位を高くして、歩留り優先のネスティング配置処理を行い、
   前記均等配分優先ネスティング工程では、前記ＣＰＵによって、母材の枚数の多い母材ほど使用優先順位を高くして、前記必要な部材の数量を前記均等配置母材枚数で除した商を個数として前記均等配置母材にネスティング配置処理を行い、サイズの小さい母材ほど使用優先順位を高くして前記均等配置母材に配置されなかった部材を前記母材以外の他の母材に歩留り優先のネスティング配置処理を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の図形配置方法。
8. 前記歩留り優先ネスティング工程と前記均等配分優先ネスティング工程では、前記ＣＰＵによって、前記母材の使用優先順位を適宜変化させた場合のそれぞれについて歩留り優先のネスティング配置処理を行い、その中で最も歩留りのよいものをそれぞれ前記第１および第２の配置結果として採用することを特徴とする請求項７に記載の図形配置方法。
9. 同一形状の複数の部材または複数種類の形状の複数の部材を、母材から切り出すために所定の基準にしたがって前記母材上に配置する図形配置方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   入力される前記母材から切り出す必要な部材の形状と数量を含む必要部材情報に基づいて歩留り優先で前記母材にネスティング配置処理を行って第１の配置結果を取得する歩留り優先ネスティング手順と、
   前記第１の配置結果から、前記部材を配置した母材の枚数である必要母材枚数と前記母材のうち前記部材が配置されない有効活用領域の面積とを含む歩留り優先配置状態情報を求める第１配置状態確認手順と、
   前記歩留り優先配置状態情報中の前記必要母材枚数を、前記部材を均等に配置する均等配置母材枚数として設定する均等配置母材枚数設定手順と、
   前記必要な部材の数量を前記均等配置母材枚数で除した商を個数として、前記均等配置母材に歩留り優先でネスティング配置処理を行った後、前記均等配置母材に配置されなかった部材を前記均等配置母材以外の他の母材に歩留り優先のネスティング配置処理を行って第２の配置結果を取得する均等配分優先ネスティング手順と、
   前記第２の配置結果から、必要母材枚数と有効活用領域の面積とを含む均等配分優先配置状態情報を求める第２配置状態確認手順と、
   前記均等配分優先配置状態情報と前記歩留り優先配置状態情報とを比較して、前記均等配分優先ネスティング工程による配置結果を採用するか否かを判定する判定手順と、
   を実行させ、
   前記判定手順で、前記均等配分優先配置状態情報が前記歩留り優先配置状態情報と比較して所定の条件を満たさない場合に、前記均等配置母材枚数設定手順から前記判定手順までを繰り返し実行し、繰り返し実行される前記均等配置母材枚数設定手順では、前回実行された前記均等配置母材枚数設定手順で設定された前記均等配置母材枚数から１枚減算した値を新たな均等配置母材枚数として設定することを特徴とするプログラム。

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